TWI430325B - 一種磁控管致動器、一種電漿濺射室及一種用於一旋轉磁控管的引導裝置 - Google Patents

Description

一種磁控管致動器、一種電漿濺射室及一種用於一旋轉磁控管的引導裝置

本發明大體上是關於材料濺射(sputtering)。特別地，本發明是關於隨可變半徑旋轉的磁控管。

濺射或稱為物理氣相沉積(physical vapor depostion；PVD)，已用於沉積金屬與半導體積體電路製造中相關之材料多時。其現已應用於沉積金屬層至如通孔或其他垂直內連線結構之高深寬比孔洞的側壁上。目前，先進的濺射應用包括沉積銅種晶層供後續電鍍銅至通孔內、以及沉積如鉭與其氮化物之阻障層於通孔側壁的介電材料上，以免銅擴散到介電質。

電漿濺射一般包括設置在濺射靶材背面的磁控管，用以投射磁場至處理空間而提高電漿密度及加快濺射速率。磁控管通常繞著圓形靶材中心旋轉，以提供更均勻的靶材侵蝕圖案和圓形晶圓之沉積分佈。

濺射至高深寬比通孔中已驅使進一步修改磁控管，進而促進高比例的濺射原子之離子化。若電偏壓晶圓時，濺射離子以近乎垂直的軌道加速抵達孔洞深處。倘若磁控管很小而使得靶材功率有效集中在小磁控管旁的小部分靶材區域，則濺射原子的離子化比例將增加。然小磁控管繞著靶材中心旋轉會引起兩個問題。尤其是對銅濺射來說，若磁控管沿著很窄的環帶旋轉且只在此環帶內進行濺射，將 會降低靶材利用率和徑向沉積均勻度。對於鉭濺射來說，鉭離子通往晶圓時會傾向朝中心擴散，如此似乎可只濺射靶材的外圍。然而，一些濺射鉭會傾向再次沉積於靶材上。再沉積的鉭(通常為氮化物)將在靶材的未濺射中間區域形成黏著性不佳的生長層。最後，再沉積的材料剝落而造成微粒問題。

Miller等人於美國專利證書號6,852,202中描述軌道運行磁控管，其在靶材背面實施因定的周轉圓(epicyclic)圖案，藉以提高濺射均勻度。所獲得之周轉圓圖案係結合磁控管繞著軸之旋轉及其繞著中心軸之自轉。在固定的周轉圓圖案中，二旋轉速率是固定不變的，如同月亮環繞地球的軌道運行，而地球以固定比例關係的二軌道週期環繞太陽的軌道運行。旋轉速率在整個主動掃描過程通常是固定不變的。另一方面，周轉圓圖案一般仍可描繪成磁控管的二階段旋轉，但二軌道週期的比例關係不必然為固定不變。

Rosenstein等人提出的美國專利證書號6,228,236和Pavloff等人於西元2006年10月27日申請的美國專利申請號11/553,880所揭露的磁控管以不同半徑反向旋轉。此種雙運作方式可以一磁控管半徑濺射沉積於晶圓，並在晶圓離開腔室時以一第二磁控管半徑清潔靶材。然此方式需要反轉而且不便。Gung等人於美國專利公開號2005/0211548中揭露離心構件，其依旋轉速度切換於二旋轉半徑。Miller等人於美國專利公開號2006/007623中揭 露連續改變磁控管半徑的構件，其為此部分延續案的母案且一併引用於此供作參考。

在美國專利公開號2005/01333365中，Hong等人揭露垂直移動軌道運行磁控管以補償靶材侵蝕的構件。

二同軸旋轉軸桿以相對於濺射靶材背面四周之中心軸的徑向與周圍或方位角路徑，而掃描電漿濺射用的磁控管，且各個旋轉軸桿係受控於獨立旋轉驅動源。二軸桿移動位於靶材背面之液體冷卻儲液槽內的磁控管。驅動旋轉軸桿的馬達可設置在儲液槽外，並以旋轉密封件密封於儲液槽壁面。

在一實施例中，周轉圓構件包括固接至一旋轉軸桿的太陽齒輪和固接至另一旋轉軸桿的內臂，用以支撐機械耦接至太陽齒輪的從動齒輪。外臂固接至從動齒輪且在其一端包括底座而用以支撐磁控管。

在另一實施例中，蛙腿式構件具有分別固接至二旋轉軸桿的二內臂。二外臂的內部末端係樞接內臂且其外部末端連接在一起，以支撐磁控管的底座。

在一實施例中，傳動帶或齒輪係連接軸桿和各馬達的旋轉輸出。

在另一實施例中，致動器轉動具有鋸齒狀內面的環形齒輪。至少一固定之第一惰輪齒輪耦接環形齒輪和一旋轉軸桿。至少一固定於可旋轉周轉圓承載件的第二齒輪耦接 環形齒輪和另一旋轉軸桿。其他致動器繞著旋轉軸桿之共軸而轉動周轉圓承載件。

有益地，垂直致動器沿著共軸移動二旋轉軸桿。例如，垂直致動器垂直移動支撐二致動器與二旋轉軸桿的框架。

第1圖繪示濺射室10的截面，包括大致沿著中心軸14對稱，並利用轉接器20和隔離器22支撐靶材18的主要腔室12。靶材18可由濺射材料組成、或者包括面向腔室主體12內部空間且結合至橫向延伸越過隔離器22之背板的靶磚(tile)。濺射室10尚包括周轉圓掃描致動器26，其設置於靶材18背面且包括內部旋轉軸桿28和管狀外部旋轉軸桿30，二者為同軸設置並且沿著中心軸14延伸而繞著中心軸14轉動。驅動齒輪34或其他諸如纏繞於二滑輪之傳動帶等機械裝置係將第一馬達32耦接至內部旋轉軸桿28，藉以轉動旋轉軸桿28。同樣地，另一驅動齒輪38或機械裝置係將第二馬達36耦接至外部旋轉軸桿30，用以獨立轉動外部旋轉軸桿30，而使其與內部旋轉軸桿28之旋轉無關。軸桿28、30耦接至周轉圓構件40(其二實施例將詳述於後)，其利用底座44支撐磁控管42並以近乎任意圖案而掃描靶材18背面各處。磁控管42一般包括磁性軛鐵46，而軛鐵46係支撐及磁性耦接沿著中心軸14之某一磁極性的內部磁極50和相反磁極性且圍繞內部磁極50的外部磁極48。

回溯主要腔室12，真空幫浦60透過泵送口62抽吸主要腔室12的內部空間。氣源64利用質流控制器66供應濺射工作氣體(如氬氣)至腔室12。倘若欲反應濺射金屬氮化物，則還可供應反應氣體，例如氮氣。

晶圓70或其他基材支撐在臺座72上，而此臺座72係作為靶材18對面的電極。晶圓夾環74用來支承晶圓70於臺座72或保護臺座周圍。然許多現行濺射室使用靜電吸座支承晶圓70抵靠臺座72。轉接器20上的電性接地屏蔽76不但避免室壁與臺座72側邊免受濺射沉積，其還可做為電漿放電的陽極。工作氣體經由夾環74或臺座72與屏蔽76之間的間隙78進入主要處理區域。其他屏蔽構造包括主要屏蔽76內的電性浮置次要屏蔽和穿過次要屏蔽保護之部分主要屏蔽76的穿孔，以促進氣體流入處理區域。

DC電源供應器80相對接地屏蔽76而負偏壓靶材18，使得工作氬氣激發及放電成電漿。磁控管42集中電漿並在主要腔室12內的磁控管42下方形成高密度電漿(HDP)區域82。帶正電的氬離子被負偏壓之靶材18吸引而產生足夠的能量濺射出靶材18的金屬。濺射金屬沉積及覆蓋晶圓70表面。較佳地，對填充深孔而言，RF電源供應器84經由電容耦合電路86(其當作高通濾波器)連接電極臺座72，藉以產生自生DC負偏壓於晶圓70。自生偏壓能有效加速正金屬離子或氬離子，使其以更易進入高深寬比孔洞的垂直軌道朝向晶圓70。自生偏壓亦給予離子高能量，此可加以控制來區分晶圓70之濺射沉積和晶圓70之濺射蝕 刻。電腦應用控制器88依預定濺射條件與掃描圖案來控制真空幫浦60、氬氣流量控制器66、電源供應器80、84、和磁控管馬達32、36的驅動電路，而這些條件與圖案透過可記錄媒體(如內插CDROM)輸入到控制器88。

在本發明之一實施例中，濺射源組件100繪示於第2圖之立體圖和第3圖之剖面立視圖。靶材18係支撐在及真空密封於濺射系統10的主要真空腔室12，並且連接至DC電源供應器80以激發濺射電漿。主要真空腔室12內的至少靶材底面是由濺射材料組成，材料通常為用於金屬化之金屬(如銅)或用於阻障層之耐火金屬(如鉭)。靶材層結合至隔離器22上的背板且暴露於冷卻儲液槽的內部。也可使用其他靶材，例如接觸金屬(如鈦或鎢)或磁性材料(如GeSbTe)。濺射工作氣體(如氬氣)至少先供應到真空腔室；當其激發成電漿時，帶正電之離子濺射負偏壓之靶材18。真空室的臺座72支撐靶材18對面且待濺射覆蓋的晶圓70。儲液槽框架104密封於靶材18，但與之電性隔絕。蓋子106密接至儲液槽框架104，並和靶材102一同定義儲液槽108，藉以冷卻從外部冷卻器流經儲液槽108再循環的液體，進而在電漿濺射期間冷卻靶材18。

由二旋轉軸桿28、30驅動的周轉圓構件40掃描位於靶材102背面附近之儲液槽108內的磁控管42。磁控管42投射磁場至真空腔室12內接近靶材18之濺射面的處理空間，用以增強濺射電漿及提高濺射速率。若磁控管42很小且磁性強，則可產生高比例的離子化濺射金屬原子而有效 填充深孔及再度濺射晶圓。在一些情況下，在稱為自立濺射(self-sustained sputtering；SSS)的製程中，濺射金屬離子的離子化比例與密度夠高而足以構成濺射電漿，並可減少或停止供應濺射工作氣體。磁控管42可為圓形或其他形狀，且包括前述具垂直極性的內部磁極，其被另一極性的外部磁極圍繞且由定義靶材18濺射面旁之電漿軌跡的環形間隙隔開。外部磁極和內部磁極一般是由多個圓柱磁鐵組成。較佳地，外部磁極48的總磁性強度大於相反的內部磁極50。磁控管42可能非常小，以致靶材功率集中於靠近磁控管42旁的小區域，如此可提高電漿密度及增加自靶材18濺射之原子的離子化比例。

周轉圓構件40允許二旋轉軸桿28、30以靶材18和源組件100之中心軸14的方位角(周圍)與徑向地獨立掃描小磁控管42。即使是矩形或星形掃瞄圖案也可採用。此外，其他構件容許磁控管42垂直移動，如此可最佳化磁控管42與靶材18背面的間距，以補償靶材18之濺射正面的侵蝕。個別控制之轉動、徑向放置及垂直定位的結合應考慮萬向磁鐵移動(universal magnet motion；UMM)。

第2及3圖之周轉圓構件40為軌道運行齒輪構件，此將進一步詳述於後。位於外臂116(其係固接至從動齒輪118)之一端的磁控管42通常由螺栓拆裝固接於第1圖之底座44，而外臂116的另一端放置平衡器120。從動齒輪118係旋轉支撐於內臂122，而內臂122係用以轉動設置及密封齒輪於其中之外殼，從動齒輪118並透過同樣旋轉支 撐於內臂122的惰輪齒輪(未繪示)而耦接至同心環繞中心軸14的太陽齒輪126。平衡器可附加到周轉圓構件40於中心軸14之另一側的內臂122上。在本實施例中，從動齒輪118、惰輪齒輪、和太陽齒輪126的軸桿係排列成三角形構造以節省空間。若至少從動齒輪118和太陽齒輪126具有相同齒數，則一致的齒輪比將使得太陽齒輪126與從動齒輪118的轉動速率相等。較佳地，三個齒輪皆具有相同齒數以簡化配置。應注意不需惰輪齒輪時，從動齒輪118可直接嚙合太陽齒輪126。另一方面，可有一個以上的中間惰輪齒輪。又，也可採用其他周轉圓構件。

內臂122固接於旋轉驅動構件128的管狀外部旋轉軸桿30，太陽齒輪126則固接至設置在外部軸桿30內的內部旋轉軸桿28。二旋轉軸桿28、30個別轉動且與中心軸14同心設置。此設計與美國專利證書號6,852,202所述之軌道運行齒輪構件的差別在於，其內部軸桿28和太陽齒輪126不能旋轉。軌道運行構件可使磁控管42似行星繞著中心軸14運行，例如類似月亮繞著太陽運行。另一方面，本實施例的周轉圓構件可使磁控管42以更貼近於周轉圓運動之定義的複雜圖案而移動。在一般周轉圓運動中，磁控管以圓形移動繞著偏移軸旋轉，並以圓形移動繞著中心軸14自轉，在此不假設二旋轉移動的旋轉速率為固定或同時。

旋轉軸桿28、30構成部分致動器系統140，該系統140包括旋轉驅動構件128。支承及延伸於儲液槽蓋子106上 方的轉臂起重機142係支撐致動器系統140。裝設在轉臂起重機142頂部且包括馬達146、齒輪箱148與蝸輪驅動器(worm drive)150的垂直致動器144具有輸出軸桿152，其滑過垂直軸襯154且連接移動框架156。垂直致動器144沿著中心軸14一前一後垂直移動旋轉支撐於垂直移動框架156的旋轉軸桿28、30，藉以補償靶材侵蝕或其他作用。補償靶材侵蝕所需的垂直移動量相當小，且不會超過結合至背板的靶磚厚度，例如約2公分或以下。在一些操作模式下，補償侵蝕所需的量不及6毫米，但補償效果超過6毫米。商業操作的侵蝕極限一般為約17毫米。

內部和外部旋轉軸桿28、30分別利用旋轉軸承而旋轉支撐於移動框架156內。移動框架156的框架尾端158透過滑動密封件162而密接至儲液槽蓋子106中的插入件160，以免儲液槽108內的冷卻水漏出，並供移動框架156垂直移動。外部旋轉軸桿28的下端透過旋轉密封件164而密接至框架尾端158，以免冷卻水漏出，並供外部旋轉軸桿28轉動。內部旋轉軸桿30在密封且不含水的區域內轉動。其主要密封件為置於內臂122之殼套與從動齒輪118用來支撐及轉動外臂116之輸出軸桿之間的動態密封件。然而，備用密封件設置在其支撐軸承正下方的內部旋轉軸桿30頂端。

上方輸入滑輪166係固接至內部旋轉軸桿30，下方輸入滑輪172則固接至外部旋轉軸桿28。二滑輪166、172與中心軸14同心設置，且具有肋骨狀或鋸齒狀表面來嚙合 肋骨狀傳動帶(未繪示)，而傳動帶嚙合二旋轉致動器178、180的肋骨狀輸出滑輪174、176(參見第2圖)，致動器178、180各自包括馬達182、184和齒輪箱186、188，其全部支撐在框架156上。馬達182、184較佳為伺服馬達，其可同步移動二旋轉軸桿28、30。馬達182、184可依需求而個別以近乎任意驅動訊號驅動而各自獨立移動。如第2圖和第4圖平面所示，旋轉致動器178、180支撐在固接至移動框架156的馬達臺架190上，但由固定於轉臂起重機142的垂直導桿192、194引導。如此，旋轉致動器178、180利用垂直致動器144上下移動，而可彎曲的電纜提供馬達182、184動力。致動器178、180以導桿192、194為中心旋轉，導栓則穿過馬達臺架190的拱形狹孔196、198，用以維修及安裝傳動帶；然操作時，伸縮桿199將致動器178、180耦接在一起，使傳動帶均分張力。滑輪和傳動帶可以其他類型的旋轉配件代替，例如互相連結的齒輪。

二同軸旋轉驅動軸桿28、30能讓磁控管近乎任意移動於靶材背面四周。若內部旋轉軸桿28為固定不動，則所述實施例的1：1齒輪比將造成近拋物線且具單葉(lobe)的反覆掃描路徑。若內部和外部旋轉軸桿28、30同時一起轉動，則磁控管將沿著圓形路徑行進。旋轉半徑取決於二旋轉軸桿28、30的旋轉之間的相位差。此操作有利於高離子化濺射某些類型的耐火靶材，例如鉭，其外圍為主要濺射區域，而內部需清潔再沉積材料。濺射沉積期間，相位係經選擇而將磁控管放置靠近周圍。中心清潔期間，相位係 經調整而將磁控管放置靠近中心。

若二旋轉軸桿28、30以不同速率轉動，則會產生更複雜的掃描圖案，其類似軌道運行圖案，一般常稱為周轉圓圖案。改變旋轉速率差會改變葉數。旋轉速率在掃描週期內不一定固定不變。例如，第5圖為用於濺射沉積銅種晶層的較佳掃描圖案映圖(map)。種晶層的沉積厚度很薄，相較於磁控管的旋轉速率一般為約60rpm(每轉一秒)，掃描整個沉積過程只需數秒。由於幾何作用及濺射離子擴散之故，則濺射多施行於靶材周圍相當固定的半徑附近(儘管略為縮減)。然在掃描中途，磁控管掃描靠近均勻侵蝕的靶材中心，並減低半徑的非等向性及清潔靶材中心的再沉積濺射材料。隨後，磁控管再度掃描靶材周圍附近。第6圖繪示之另一掃描圖案映圖包括一或多個接近靶材周圍(靶材中心四周)的大致圓形通行軌跡和二個較小的圓形或卵形或橢圓形通行軌跡，其反映靶材直徑並加強中心濺射。

另一代替軌道運行齒輪構件的蛙腿式(frog－leg)構件210繪示於第7圖的局部截面，其類似上述Miller等人提出的申請案。第一內臂212固接至管狀外部旋轉軸桿28的底部，第二內臂214則固接至內部旋轉軸桿30的底部。第一樞軸接合部216樞接第一內臂212和第一外臂218，第二樞軸接合部220樞接第二內臂214和第二外臂222。在此實施例中，第三樞軸接合部224樞接第一與第二外臂218、222，並透過底座大致支撐磁控管42。

當旋轉軸桿28、30反向旋轉時，蛙腿式構件210相對 於中心軸14伸出或縮回磁控管42。當旋轉軸桿28、30同向旋轉時，蛙腿式構件210繞著中心軸14轉動磁控管42。明確地，差動控制二旋轉軸桿28、30可結合徑向與方位角移動。若磁控管42為圓形，則其可設在外臂218或222上，並在任一半徑形成相同的磁場分布。若磁控管42為弧形或其他非圓形狀，則可利用裝置改變或保持整個徑向範圍的方位，例如樞接不同位置與外臂218、222且取代簡易接合部224的中間底座。

此二實施例的同軸旋轉軸桿28、30需同步控制轉動，此乃因磁控管的徑向和周圍放置與其旋轉速率有關。首先，開始啟動致動器系統144時，電子控制器需引導二旋轉致動器178、180歸回原位。參照第8圖，引導系統(homing system)228包括外緣設在第3圖內臂122上的第一偏振反射器230和靠近磁控管42之外緣設在外臂116上的第二偏振反射器232。磁控管42處於最大半徑時，第一與第二光發射器/感測器234、236穿過儲液槽蓋子106，且置於中心軸14對應第一反射器230之半徑與第二反射器232之半徑的徑向位置。即，第二光發射器/感測器236的半徑等於中心軸14與從動齒輪118中心的間距加上從動齒輪118中心與外臂116上之第二光發射器/感測器236的間距。每一發射器/感測器234、236發射準直偏振光束及偵測光束何時自位於發射器/感測器234、236正下方的偏振反射器230、232反射。準直光束的偏振和反射器230、232的偏振相配，如此規律或光澤金屬面比反射器230、232 還不會反射準直光束。有益地，感測器採用偏振濾波器，使得引導光束相關的偏振光才能通過。交叉偏振二引導光束可避免偵測到不正確的反射器230、232。偏振光可為二垂直的線性偏振光。可使用四分之一波片。或者，二磁性感測器偵測或與二臂116、122上的磁鐵作用。感測器之設置通常沿著靶材的共同半徑對準。

在生產操作前的引導操作中，控制器238(其可為第1圖腔室控制器88的一部分)控制第一旋轉馬達184，促使外部旋轉軸桿28慢慢轉動內臂122，直到控制器238偵測到第一反射器230位於第一發射器/感測器234下方。控制器238接著停止外部旋轉軸桿28及控制第二旋轉馬達182，促使內部旋轉軸桿30慢慢轉動太陽齒輪126和外臂116，直到控制器238偵測到第二反射器232位於第二發射器/感測器236下方。如此建立的內臂122與外臂116和相關旋轉馬達182、184的位置為原位，控制器238隨後同步控制旋轉馬達182、184而產生預定的磁控管路徑。操作期間，任一傳動帶滑動或控制週期遺漏將會影響同步結果而需重新引導歸回原位。控制器238另控制垂直致動器的馬達146。

第9圖截面繪示的又一旋轉驅動構件包括環形齒輪242，其排列在中心軸14四周且具有上、下環形鋸齒狀內面244、246。外部旋轉馬達繞著中心軸14轉動環形齒輪242。至少一上方惰輪齒輪248於軸桿250上旋轉，軸桿250裝設在周轉圓承載件252且平行、但相距中心軸14延 伸，其並耦接環形齒輪242和固定於內部旋轉軸桿28上端的上方太陽齒輪254。周轉圓承載件252的軸桿250透過叉狀結構連接至沿著中心軸14延伸的輸入軸桿256。內部旋轉馬達連接輸入軸桿256，並繞著中心軸14轉動軸桿256和上方惰輪齒輪248，使其與上方惰輪齒輪248繞著中心軸14運行。上方惰輪齒輪248還耦接周轉圓承載件252和上方太陽齒輪254與內部旋轉軸桿28。同樣地，至少一下方惰輪齒輪258於固定軸桿260上旋轉，並耦接環形齒輪242和固定於外部旋轉軸桿30的下方太陽齒輪262。可設置單一上方惰輪齒輪248和單一下方惰輪齒輪258；然也可各使用二或三個齒輪來建構更健全的機械系統。第3圖的周轉圓構件40或蛙腿式構件210可連接旋轉軸桿28、30的下端，藉以利用概稱之周轉圓圖案掃描磁控管42。

藉由固接環形齒輪242和外部旋轉軸桿30及利用兩段式惰輪取代另一惰輪齒輪248以維持相同的旋轉方向，而可修改第9圖的齒輪系統。應理解經適當地重新設計後，似行星運行及轉動的惰輪齒輪248可連接環形齒輪242和外部旋轉軸桿30。

在典型操作下，假設周轉圓承載件252為固定不動，則利用上、下太陽齒輪254、262轉動環形齒輪242，可控制磁控管的主要周圍移動。另一方面，周轉圓承載件252控制磁控管的徑向移動。即，周轉圓承載件252決定旋轉軸桿28、30之間的相位。此為差動驅動構件，其中旋轉移動大多脫離徑向移動。蛙腿式構件尤其適合執行脫離動 作，因蛙腿式構件限制了旋轉軸桿28、30之間的相位差，故周轉圓承載件252的位置實質上一對一對應磁控管的徑向位置。然在周轉圓構件中，磁控管的徑向方位為累增旋轉周轉圓承載件252的循環函數，但差動驅動限定在有限範圍內。在任一情況下，採取環形齒輪設計不需同步驅動馬達。

第9圖的致動器可併入第2圖的垂直移動框架156，以供磁控管垂直移動。

其他差動驅動構件描述於公開號為2006/0076232的美國專利申請案。

本發明提出的磁控管以近乎任意圖案掃描靶材背面周圍。另外，藉由軟體控制驅動旋轉軸桿的馬達可改變掃描圖案，而不需替換齒輪或支撐手臂。一般而言，也可適度增加機械系統的複雜度。

10‧‧‧濺射室/系統

12‧‧‧腔室/主體

14‧‧‧中心軸

18‧‧‧靶材

20‧‧‧轉接器

22‧‧‧隔離器

26‧‧‧致動器

28、30‧‧‧軸桿

32、36‧‧‧馬達

34、38‧‧‧齒輪

40‧‧‧周轉圓構件

42‧‧‧磁控管

44‧‧‧底座

46‧‧‧磁性軛鐵

48、50‧‧‧磁極

60‧‧‧幫浦

62‧‧‧泵送口

64‧‧‧氣源

66、88‧‧‧控制器

70‧‧‧晶圓

72‧‧‧臺座

74‧‧‧夾環

76‧‧‧屏蔽

78‧‧‧間隙

80、84‧‧‧電源供應器

82‧‧‧區域

86‧‧‧電路

100‧‧‧組件

102‧‧‧靶材

104、156‧‧‧框架

106‧‧‧蓋子

108‧‧‧儲液槽

116‧‧‧(外)臂

118、126‧‧‧齒輪

120‧‧‧平衡器

122‧‧‧(內)臂

128‧‧‧驅動構件

140‧‧‧系統

142‧‧‧起重機

144、178、180‧‧‧致動器

146、182、184‧‧‧馬達

148、186、188‧‧‧齒輪箱

150‧‧‧驅動器

152‧‧‧軸桿

154‧‧‧軸襯

158‧‧‧尾端

160‧‧‧插入件

162、164‧‧‧密封件

166、172、174、176‧‧‧滑輪

190‧‧‧臺架

192、194‧‧‧導桿

196、198‧‧‧狹孔

199‧‧‧伸縮桿

210‧‧‧蛙腿式構件

212、214‧‧‧內臂

216、220、224‧‧‧接合部

218、222‧‧‧外臂

228‧‧‧引導系統

230、232‧‧‧反射器

234、236‧‧‧感測器

238‧‧‧控制器

240‧‧‧驅動構件

242、248、254、258、262‧‧‧齒輪

244、246‧‧‧內面

250、256、260‧‧‧軸桿

252‧‧‧承載件

第1圖繪示本發明之濺射室的局部截面與正面和立體圖。

第2圖為濺射源組件的立體圖，其可用於第1圖濺射室且包括二旋轉與一垂直致動器，以利用周轉圓構件控制磁控管的位置。

第3圖為第2圖源組件的剖面立視圖。

第4圖為第2圖源組件之致動器和周轉圓構件的平面圖。

第5圖為第2圖源組件完成的掃描圖案映圖，單位為毫米且從靶材中心算起。

第6圖為另一掃描圖案映圖。

第7圖為蛙腿式構件的上視圖，其可代替周轉圓構件。

第8圖為控制電路的示意圖，用以控制及引導周轉圓構件。

第9圖為環形齒輪構件的剖面立視圖，其可用來控制磁控管的徑向與方位角掃描。

14‧‧‧中心軸

18‧‧‧靶材

28、30、152‧‧‧軸桿

40‧‧‧周轉圓構件

42‧‧‧磁控管

100‧‧‧組件

106‧‧‧蓋子

108‧‧‧儲液槽

116‧‧‧(外)臂

118、126‧‧‧齒輪

120‧‧‧平衡器

122‧‧‧(內)臂

128‧‧‧驅動構件

140‧‧‧系統

142‧‧‧起重機

144、180‧‧‧致動器

146、184‧‧‧馬達

148、188‧‧‧齒輪箱

150‧‧‧驅動器

154‧‧‧軸襯

156‧‧‧框架

158‧‧‧尾端

160‧‧‧插入件

162、164‧‧‧密封件

166、172、176‧‧‧滑輪

194‧‧‧導桿

199‧‧‧伸縮桿

Claims (16)

1. 一種磁控管致動器，係配置以轉動一流體儲液槽內的一磁控管，且該儲液槽位於一電漿濺射室中之一濺射靶材的一背面，該致動器包含：一第一旋轉軸桿與一第二旋轉軸桿，其可各自旋轉並沿著一軸延伸，且該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿從該儲液槽之一內部通往該儲液槽之一外部，且該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿分別包括一流體密封件；一第一馬達與一第二馬達，設置在該儲液槽外，並耦接至該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿；以及一機械系統，耦接至該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿，並支撐用來支托住該磁控管的一底座，其中該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿之轉動可致使該底座往該軸之徑向及周圍移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中該機械系統包含一軌道運行(planetary)齒輪構件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之致動器，其中該軌道運行齒輪構件包含：一太陽齒輪，固接至該第一旋轉軸桿；一第一臂，固接至該第二旋轉軸桿；一從動(sollower)齒輪，係可旋轉地支撐於該第一 臂上，且旋轉地耦接至該太陽齒輪；以及一第二臂，由該從動齒輪轉動且包括該底座。
4. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中該機械系統包含一蛙腿式(frog－leg)結構。
5. 如申請專利範圍第4項所述之致動器，其中該蛙腿式結構包含：一第一臂，固接至該第一旋轉軸桿；一第二臂，固接至該第二旋轉軸桿；一第三臂，係可旋轉地耦接至該第一臂；以及一第四臂，係可旋轉地耦接至該第二臂，其中該底座連接於該第三臂與該第四臂之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，更包含：一第一旋轉配件，固定於該儲液槽外的該第一旋轉軸桿，並耦接至該第一馬達；以及一第二旋轉配件，固定於該儲液槽外的該第二旋轉軸桿，並耦接至該第二馬達。
7. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，其中該機械系統包含：一第一太陽齒輪，連接至該第一旋轉軸桿； 一第二太陽齒輪，連接至該第二旋轉軸桿；一環形齒輪，耦接至該第一馬達；至少一第一惰輪齒輪，耦接該環形齒輪和該第一太陽齒輪，並由該第二馬達驅使繞著該軸轉動及移動；以及至少一第二惰輪齒輪，耦接該環形齒輪和該第二太陽齒輪。
8. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，更包含一垂直致動器，其設置於該儲液槽外，用以沿著該軸移動該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿。
9. 如申請專利範圍第1項所述之致動器，更包含二感測器，其設置在不同的半徑，用以偵測該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿和連接至該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿之旋轉配件的角度位置。
10. 一種電漿濺射室，包含：一真空室，配置繞著一中心軸，且其中具有一臺座，該臺座係用以支撐待電漿處理之一基材；一靶材，密接至該真空室之位於該臺座對面的一側；一儲液槽，設置在該靶材之位於該臺座對面的一側；一第一旋轉軸桿與一第二旋轉軸桿，其可各自旋轉，並沿著該中心軸延伸，且該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸 桿從該儲液槽之一內部通往該儲液槽之一外部；一第一馬達與一第二馬達，設置在該儲液槽外並耦接至該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿；以及一機械系統，耦接至該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿，並支撐一磁控管，其中該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿以該第一旋轉軸桿與該第二旋轉軸桿轉動所判定的一掃描路徑而致使該磁控管往該中心軸之徑向及周圍移動。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電漿濺射室，其中該機械系統包含：一太陽齒輪，固接至該第一旋轉軸桿；一第一臂，固接至該第二旋轉軸桿；一從動齒輪，係可旋轉地支撐於該第一臂上且旋轉地耦接至該太陽齒輪；以及一第二臂，由該從動齒輪轉動且包括一底座。
12. 如申請專利範圍第10項所述之電漿濺射室，其中該機械系統包含：一第一臂，固接至該第一旋轉軸桿；一第二臂，固接至該第二旋轉軸桿；一第三臂，係可旋轉地耦接至該第一臂；以及一第四臂，係可旋轉地耦接至該第二臂，其中該底座係連接於該第三臂與該第四臂之間。
13. 如申請專利範圍第10項所述之電漿濺射室，更包含：一太陽齒輪，連接至該第一旋轉軸桿；一環形齒輪，由該第一馬達驅使繞著該中心軸轉動，並可旋轉地耦接至該第二旋轉軸桿；以及一惰輪齒輪，繞著偏移該中心軸之一惰輪軸為可旋轉的，並可旋轉地耦接該環形齒輪和該太陽齒輪，且由該第二馬達驅使繞著該中心軸轉動。
14. 一種用於一旋轉磁控管的引導裝置(homing device)，包括以一中心軸而可樞轉的一內臂和以該內臂上之一偏移軸而可樞轉的一外臂，該引導裝置包含：一第一反射器，固定於該內臂；一第一光發射器，係配置以一第一光束來照射該第一反射器；一第一光偵測器，用來偵測反射自該第一反射器之該第一光束的光；一第二反射器，固定於該外臂；一第二光發射器，係配置以一第二光束來照射該第二反射器；以及一第二光偵測器，用來偵測反射自該第二反射器之該第二光束的光。
15. 如申請專利範圍第14項所述之引導裝置，其中該第一光束具有一第一線性偏振光(polarization)，該第二光束具有垂直於該第一線性偏振光的一第二線性偏振光。
16. 如申請專利範圍第14項所述之引導裝置，其中該第一光發射器、該第一反射器和該第一光偵測器設置在從該中心軸算起的一第一半徑上，其中當該外臂自該中心軸延伸至最大範圍，且該第二光發射器和該第二光偵測器設置在從該中心軸算起的一第二半徑上時，該第二反射器設置在從該中心軸算起的該第二半徑上。